TWI790496B - Charging device, battery diagnosis system and charging method - Google Patents
Charging device, battery diagnosis system and charging method Download PDFInfo
- Publication number
- TWI790496B TWI790496B TW109138588A TW109138588A TWI790496B TW I790496 B TWI790496 B TW I790496B TW 109138588 A TW109138588 A TW 109138588A TW 109138588 A TW109138588 A TW 109138588A TW I790496 B TWI790496 B TW I790496B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- current
- output
- battery pack
- aforementioned
- superimposed
- Prior art date
Links
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 44
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 claims description 34
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 claims description 6
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 claims 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 21
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 20
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 19
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 14
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 12
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 8
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 5
- 238000005311 autocorrelation function Methods 0.000 description 4
- 238000005314 correlation function Methods 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
本發明之實施形態,係有關於充電裝置、電池診斷系統及充電方法。 本發明所欲解決之課題,係為提供一種使被使用於電池組之狀態的診斷之資訊成為在電池組之充電時能夠容易地取得的充電裝置及充電方法。 若依據實施形態,則充電裝置,係將具備1個以上之電池的電池組充電,並具備控制器。控制器,係使特定之頻率的電流波形與身為直流之基準電流重疊,並將作了重疊的重疊電流,設定成使重疊電流所流動的方向經時性地持續與基準電流所流動的方向一致之狀態。控制器,係在作了設定之重疊電流被作輸出的狀態下,控制對於電池組之輸出電流,並藉由輸出電流來將電池組充電。Embodiments of the present invention relate to a charging device, a battery diagnosis system, and a charging method. The problem to be solved by the present invention is to provide a charging device and a charging method in which information used for diagnosing the state of a battery pack can be easily obtained when charging the battery pack. According to the embodiment, the charging device charges a battery pack including one or more batteries and includes a controller. The controller superimposes the current waveform of a specific frequency on the reference current which is a direct current, and sets the superimposed superimposed current so that the direction in which the superimposed current flows continues to flow in the direction of the reference current over time consistent state. The controller controls the output current to the battery pack under the condition that the set overlapping current is output, and charges the battery pack by the output current.
Description
本發明之實施形態,係有關於充電裝置、電池診斷系統及充電方法。Embodiments of the present invention relate to a charging device, a battery diagnosis system, and a charging method.
近年來,於車輛等之機器中,係搭載有具備1個以上之電池(二次電池)的電池組。在這樣的機器中,係要求使電池組以較短的時間迅速地被作充電。又,在搭載有電池組的機器中,係要求取得電池組之阻抗特性等,並根據阻抗特性等,來對電池組的狀態(劣化狀態)作適當地診斷。 於包含電池組之阻抗特性的算出等之電池組之狀態的診斷中,係使用有藉由對電池組供給電流等所計測的資訊。並且,被使用於電池組之狀態的診斷之資訊,係被要求在電池組之充電時能夠容易地取得。In recent years, a battery pack including one or more batteries (secondary batteries) is mounted on equipment such as vehicles. In such machines, it is required that the battery pack be charged quickly in a short time. In addition, in equipment equipped with a battery pack, it is required to obtain the impedance characteristics of the battery pack, and to properly diagnose the state (deterioration state) of the battery pack based on the impedance characteristics and the like. In the diagnosis of the state of the battery pack including the calculation of the impedance characteristic of the battery pack, information measured by supplying current to the battery pack, etc. is used. In addition, information used for diagnosing the state of the battery pack is required to be easily obtained when the battery pack is being charged.
本發明所欲解決之課題,係為提供一種使被使用於電池組之狀態的診斷之資訊成為在電池組之充電時能夠容易地取得的充電裝置及充電方法。又,提供一種具備該充電裝置的電池診斷系統。 若依據實施形態,則充電裝置,係將具備1個以上之電池的電池組充電,並具備控制器。控制器,係使特定之頻率的電流波形與身為直流之基準電流重疊,並將作了重疊的重疊電流,設定成使重疊電流所流動的方向經時性地持續與基準電流所流動的方向一致之狀態。控制器,係在作了設定之重疊電流被作輸出的狀態下,控制對於電池組之輸出電流,並藉由輸出電流來將電池組充電。 若依據實施形態,則藉由充電方法,來將具備1個以上之電池的電池組充電。於充電方法中,係使特定之頻率的電流波形與身為直流之基準電流重疊,並將作了重疊的重疊電流,設定成使重疊電流所流動的方向經時性地持續與基準電流所流動的方向一致之狀態。於充電方法中,係在作了設定之重疊電流被作輸出的狀態下,控制對於電池組之輸出電流,並藉由輸出電流來將電池組充電。 若依據上述充電裝置及充電方法,則使被使用於電池組之狀態的診斷之資訊,成為在電池組之充電時能夠容易地取得。The problem to be solved by the present invention is to provide a charging device and a charging method in which information used for diagnosing the state of a battery pack can be easily obtained when charging the battery pack. Also, a battery diagnostic system including the charging device is provided. According to the embodiment, the charging device charges a battery pack including one or more batteries and includes a controller. The controller superimposes the current waveform of a specific frequency on the reference current which is a direct current, and sets the superimposed superimposed current so that the direction in which the superimposed current flows continues to flow in the direction of the reference current over time consistent state. The controller controls the output current to the battery pack under the condition that the set overlapping current is output, and charges the battery pack by the output current. According to the embodiment, a battery pack including one or more batteries is charged by a charging method. In the charging method, the current waveform of a specific frequency is superimposed on the reference current which is a direct current, and the superimposed superimposed current is set so that the direction in which the superimposed current flows continues to flow in the direction of the standard current over time. The state of the same direction. In the charging method, the output current to the battery pack is controlled in a state where the set overlapping current is output, and the battery pack is charged by the output current. According to the above-mentioned charging device and charging method, the information used for diagnosing the state of the battery pack can be easily obtained when the battery pack is being charged.
以下,針對實施形態,參照附圖來作說明。
(第1實施形態)
第1圖,係對於第1實施形態之電池診斷系統1作展示。如第1圖所展示般地,電池診斷系統1,係具備:身為機器的車輛2、和充電裝置3及診斷伺服器5。於車輛2中,係搭載有電池組6。藉由從充電裝置3對電池組6供給電力,而使電池組6被充電。又,充電裝置3及診斷伺服器5,係能夠以有線或者是無線來相互交換資訊。
第2圖,係對於電池診斷系統1的控制系及通訊系作展示。如第2圖所展示般地,被搭載於車輛2的電池組6,係具備1個以上的電池7。於第2圖之一例中,於電池組6中,係電性地串聯連接有複數個電池7。1個以上之電池7的各者,係為例如鋰離子電池等之二次電池。另外,在某一例中,係亦可於電池組6中,僅設置有1個電池7。又,在另外的某一例中,於電池組6中,係電性地並聯連接有複數個電池7。另外,在另外的某一例中,於電池組6中,係形成有電性地串聯連接有複數個電池7的串聯連接構造以及電性地連接有複數個電池7的並聯連接構造之雙方。
又,在車輛2中,係形成有電性接點A1,在充電裝置3中,係形成有電性接點A2。在某一例中,係藉由將充電裝置3的供電插塞(未圖示)連接至車輛2的供電口(未圖示),而使電性接點A1、A2對於彼此來電性地連接。藉由此,成為能夠從充電裝置3對於車輛2的電池組6(1個以上的電池7)供給電力,而成為能夠將電池組6充電。
充電裝置3,係具備電源電路11、驅動電路12、電流檢測電路13、電壓檢測電路15、控制器20及通訊電路30。驅動電路12,係具備電流產生電路17及輸出電路18。電流產生電路17,係具備轉換電路,轉換電路,係在電池組6之充電時,將從電源電路11所供給的電力轉換成輸出至電池組6的電力。電流產生電路17,係藉由對於輸出至電池組6的電力之電力轉換,而產生對於電池組6之輸出電流,亦即是產生電池組6之充電電流。
輸出電路18,係在電池組6之充電時,將以電流產生電路17之轉換電路所作了轉換的電力,輸出至電池組6。藉由此,在電流產生電路17所產生的輸出電流(充電電流),係被供給至電池組6。又,對於電池組6,係與被供給來自輸出電路18之輸出電流一事相互同步地而被施加有來自輸出電路18之輸出電壓,亦即是電池組6之充電電壓。電流檢測電路13,係檢測出來自輸出電路18之輸出電流(電池組6之充電電流)。又,電壓檢測電路15,係檢測出來自輸出電路18之輸出電壓(電池組6之充電電壓)。
控制器20,例如係構成電腦。控制器20,係具備:包含CPU(Central Processing Unit)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)或者是FPGA(Field Programmable Gate Array)等之處理器或者是積體電路(控制電路)、以及記憶體等之記憶媒體。被設置在控制器20的處理器或者是積體電路,係可為1個,亦可為複數個。控制器20,係藉由執行被記憶在記憶媒體等之程式等,而進行處理。
控制器20,係具備基準電流設定部21、電流波形設定部22、電流波形重疊部23、輸出電流設定部25、電流監視部27及電壓監視部28。基準電流設定部21、電流波形設定部22、電流波形重疊部23、輸出電流設定部25、電流監視部27及電壓監視部28之各者,係執行藉由控制器20之處理器等所進行的處理之一部分。
基準電流設定部21,係設定關聯於來自輸出電路18之輸出電流而成為基準的基準電流。基準電流設定部21,係藉由基準電流設定部21所設定的基準電流為直流。基準電流所流動的方向,係與在電池組6之充電中電流所流動的方向為相同,並與在來自電池組6之放電中電流所流動的方向為相反方向。基準電流設定部21,係取得指令電流值,並在使基準電流之電流值與指令電流值一致的狀態下,設定基準電流(基準電流軌跡)。
在此,於某一例中,係在車輛2或者是充電裝置3之使用者介面(未圖示)中,由作業者等來輸入關聯於充電的操作指令。接著,基準電流設定部21,係根據關聯於充電的操作指令,來取得指令電流值。於另外之某一例中,控制器20,係取得搭載有被作充電的電池組6之車輛2的種類。接著,控制器20,係根據被記憶在記憶媒體等的資料,針對從充電開始起而相對於經過時間之輸出電流(充電電流)的關係,來選擇與車輛的種類相對應的模型。接著,控制器20,係根據所選擇的模型來設定指令電流值,基準電流設定部21,係取得所設定的指令電流值。
電流波形設定部22,係能夠取得波形設定指令。電流波形設定部22,係根據取得了波形設定指令一事,來設定頻率(特定之頻率)fa的電流波形。電流波形,係為於每隔半週期(1/2fa)使電流所流動的方向作變化的交流。於某一例中,頻率fa之矩形波電流,係作為電流波形而被設定。電流波形重疊部23,係根據電流波形被作了設定一事,來使電流波形設定部22所設定的電流波形與基準電流設定部21所設定的基準電流重疊。藉由此,而設定使頻率fa的電流波形與基準電流重疊的重疊電流。接著,電流波形重疊部23,係將所設定的重疊電流(重疊電流軌跡)傳達至輸出電流設定部25。
在此,於某一例中,控制器20,係根據關聯於前述之以使用者介面所輸入的充電之操作指令,來取得使電流波形與基準電流重疊的時機。接著,控制器20,係在使電流波形重疊的時機產生波形設定指令,電流波形設定部22,係取得所產生的波形設定指令。於另外的某一例中,控制器20,係根據被記憶在記憶媒體等的資料,針對使電流波形與基準電流重疊的時機,來選擇與車輛的種類相對應的模型。接著,控制器20,係根據所選擇的模型,在使電流波形重疊的時機產生波形設定指令,電流波形設定部22,係取得所產生的波形設定指令。又,在並未藉由電流波形設定部22而取得波形設定指令的情況,亦即是並非為使電流波形與基準電流重疊的時機的情況時,電流波形設定部22,係並不設定電流波形,電流波形重疊部23,係並不使電流波形與基準電流重疊。因此,藉由基準電流設定部21所設定的基準電流,會被傳達至輸出電流設定部25。
第3圖,係對於藉由基準電流設定部21所設定的基準電流(基準電流軌跡)之其中一例作展示,第4圖,係對於藉由電流波形設定部22所設定的電流波形之其中一例作展示。第5A圖,係對於使第4圖之電流波形與第3圖之基準電流重疊的重疊電流(重疊電流軌跡)作展示,第5B圖,係將第5A圖之區域B1放大來作展示。於第3圖至第5B圖中,橫軸代表以充電開始時作為基準之時間t,縱軸代表電流I。於第3圖至第5B圖中,將基準電流所流動的方向作為正方向來展示。於第3圖之一例中,基準電流設定部21,係於在時間ta與時間tb之間使電流值(指令電流值)成為值Ia且經時性地成為一致的狀態下設定基準電流。又,於第4圖之一例中,電流波形設定部22,係在時間ta與時間tb之間將頻率fa的矩形波電流作為電流波形來設定。
在此,所設定的電流波形之振幅Ib,相較於在時間ta與時間tb之間的基準電流之電流值(Ia),係較小。於某一例中,電流波形設定部22,係將電流波形(矩形波電流)之振幅Ib,設定成基準電流之電流值Ia的5%以下。亦即是,電流波形之波峰-峰值(2Ib),係被設定為基準電流之電流值Ia的10%以下。在波形設定指令中,係包含關聯於電流波形之振幅的資訊。電流波形設定部22,係根據關聯於所取得之電流波形的振幅之資訊,來設定電流波形的振幅。
由於是如前述般地設定電流波形,因此如第5A圖及第5B圖所展示般地,重疊電流,係設定成使重疊電流所流動的方向經時性地持續與基準電流所流動的方向一致之狀態。亦即是,在將朝向基準電流所流動的方向之電流的電流值設為正,且將朝向與基準電流所流動的方向為相反方向之電流的電流值設為負的情況,重疊電流的電流值,係經時性地持續被維持在大於零(正的值)。因此,在第5A圖及第5B圖之一例中,在時間ta與時間tb之間的任何時間點,重疊電流所流動的方向都會與基準電流所流動的方向一致。另外,在第5A圖及第5B圖之重疊電流中,係被設定有「在時間ta與時間tb之間,以值Ia作為中心,亦即是在上限值(Ia+Ib)與下限值(Ia-Ib)之間作週期性地變化的電流波形(矩形波電流)」。並且,所設定的電流波形,係以1/fa為一週期,作週期性地變化。
另外,在第3圖至第5B圖之一例中,係於基準電流中在電流值經時性地成為一定的區域處使電流波形重疊,但是,並不限定於此。在某一例中,係於基準電流中在電流值經時性地減少的區域處使電流波形重疊。即使是在此情況中,亦同樣的,重疊電流,係被設定成使重疊電流所流動的方向經時性地持續與基準電流所流動的方向一致之狀態。並且,電流波形(矩形波電流)之振幅,係被設定成基準電流之電流值的5%以下。
輸出電流設定部25,係設定從輸出電路18對於電池組6之輸出電流的目標電流值(目標軌跡)。並且,輸出電流設定部25,係在以作了設定的目標電流值而使輸出電流被作輸出的狀態下,控制電流產生電路17之驅動,並控制對於電池組6之輸出。在此,在藉由波形設定指令來使電流波形設定部22設定電流波形的情況時,輸出電流設定部25,係在藉由電流波形重疊部23而被作了設定的重疊電流從輸出電路18而被輸出的狀態下,控制對於電池組6之輸出電流。在此情況,重疊電流之經時性的變化之軌跡,係成為輸出電流之經時性的變化之目標軌跡。另一方面,在並未藉由電流波形設定部22來設定電流波形的情況時,輸出電流設定部25,係在藉由基準電流設定部21而被作了設定的基準電流從輸出電路18而被輸出的狀態下,控制對於電池組6之輸出電流。在此情況,基準電流之經時性的變化之軌跡,係成為輸出電流之經時性的變化之目標軌跡。
電流監視部27,係針對來自輸出電路18之輸出電流(電池組6之充電電流),來取得電流檢測電路13之檢測結果。亦即是,電流監視部27,係取得輸出電流之檢測電流值。電壓監視部28,係針對與來自輸出電路18之輸出電流(電池組6之充電電流)相互同步的輸出電壓(充電電壓),來取得電壓檢測電路15之檢測結果。亦即是,電壓監視部28,係取得輸出電壓之檢測電壓值。
又,輸出電流設定部25,係從電流監視部27取得輸出電流之檢測電流值。並且,輸出電流設定部25,係針對輸出電流,來將所設定的目標電流值與檢測電流值作比較,而取得目標電流值與檢測電流值之偏差。接著,輸出電流設定部25,係在偏差接近零的狀態下,控制電流產生電路17之驅動,並控制來自輸出電路18之輸出電流。亦即是,輸出電流設定部25,係關聯於輸出電流(充電電流)之輸出,而進行反饋控制。例如,在第5A圖及第5B圖等之重疊電流被作了設定的情況時,輸出電流設定部25,係在輸出電流接近所設定了的重疊電流之狀態下,進行輸出電流之反饋控制。又,在被設定有相對於基準電流之電流值而使電流波形之振幅成為5%以下的重疊電流的情況時,輸出電流設定部25,係在輸出電流之電流值與基準電流之電流值(指令電流值)之間的差落在5%以下的狀態下進行反饋控制。
電流監視部27,係根據所取得的輸出電流之檢測電流值,來檢測輸出電流之經時性的變化。藉由此,而可取得並計測輸出電流之經時性的變化。在此,即使是在作了設定的重疊電流被作輸出的狀態下進行輸出電流的控制,實際上在被作輸出的輸出電流中,除了與基準電流重疊的頻率fa之電流波形的成分以外,進而也可能包含有電流波形之高諧波的成分及雜訊等。因此,輸出電流之經時性的變化,與被作了設定的重疊電流之經時性的變化,係可能相異。在某情況中,即便是被設定有使頻率fa之矩形波與基準電流重疊的重疊電流,也可能會作為輸出電流之經時性的變化,而取得使接近三角波或者是鋸齒波的電流波形與基準電流重疊的計測資料。在此,於電流波形之高諧波的成分中,係可列舉頻率fa之奇數倍的頻率(3fa、5fa等)之成分等。
第6A圖,係對於使第5A圖及第5B圖之重疊電流作為輸出電流而被作了輸出的情況時之輸出電壓之經時性的變化之理論模型作展示,第6B圖,係將第6A圖的區域B2放大來作展示。於第6A圖及第6B圖中,橫軸代表以充電開始時作為基準之時間t,縱軸代表電壓V。在第6A圖及第6B圖的輸出電壓之理論模型中,在時間ta與時間tb之間,係出現與電流波形(矩形波電流)相對應之頻率fa的成分。在此,在將並不使電流波形重疊之第3圖的基準電流作為輸出電流而輸出的情況時之理論模型中,輸出電壓,在時間ta與時間tb之間,係如同函數Va(t)般地作經時性地變化。在第6A圖及第6B圖的輸出電壓之理論模型中,由於係出現有頻率fa的成分,因此在時間ta與時間tb之間,係形成有以函數Va(t)為中心來作週期性地變化之電壓波形。並且,時間ta與時間tb之間的電壓波形,係以1/fa為一週期,作週期性地變化。
電壓監視部28,係根據所取得的輸出電壓之檢測電壓值,來檢測與輸出電流同步的輸出電壓之經時性的變化。藉由此,而可取得及計測輸出電壓之經時性的變化。在此,即使是在使所設定的重疊電流被作輸出的狀態下進行輸出電流的控制,實際上在所計測的輸出電壓中,亦係與輸出電流同樣地,除了與電流波形相對應的頻率fa的成分以外,進而也可能包含有頻率fa的成分之高諧波的成分及雜訊等。因此,輸出電壓之經時性的變化,與對應於被作了設定的重疊電流之理論模型中之經時性的變化,係可能相異。在某狀況中,即使是在第5A圖及第5B圖之重疊電流被作輸出的狀態下進行控制,也可能會作為輸出電壓之經時性的變化而取得與第6A圖及第6B圖之理論模型相異的計測資料。在此,於頻率fa之高諧波之成分中,係可列舉頻率fa之奇數倍的頻率(3fa、5fa等)之成分等。
電流監視部27,係將關聯於所取得的輸出電流之經時性的變化之計測資料等的輸出電流之經時性的變化之資訊,經由通訊電路30,來輸出至充電裝置3的外部。又,電壓監視部28,係將關聯於所取得的輸出電壓之經時性的變化之計測資料等的輸出電壓之經時性的變化之資訊,經由通訊電路30,來輸出至充電裝置3的外部。藉由此,關聯於輸出電流及輸出電壓之各自的經時性的變化之資訊等,係被送訊至充電裝置3之外部的電腦等。
又,控制器20,係亦可將關聯於輸出電流及輸出電壓之各自的經時性的變化之資訊,取代輸出至充電裝置3的外部一事,而記憶於記憶媒體等,或者是除了輸出至充電裝置3的外部以外亦更進而記憶於記憶媒體等。此時,前述之資訊,係亦可暫時性地被記憶在記憶媒體等。
第7圖,係對於藉由控制器20而進行之關聯於電池組6的充電之處理作展示。在第7圖所示之處理中,控制器20,係對於電池組6之充電指令是否被產生,亦即是充電指令是否為ON一事作判斷(S101)。於某一例中,係根據前述之以使用者介面所輸入的操作指令,來產生充電指令。在另外之某一例中,係根據供電插塞被連接至車輛2的供電口(未圖示)而使電性接點A1、A2相互被作電性連接一事,來產生充電指令。
在產生有充電指令的情況(S101-Yes),基準電流設定部21,係關聯於對於電池組6之輸出電流(充電電流),來取得指令電流值(S102)。接著,基準電流設定部21,係將所取得的指令電流值作為基準電流之電流值來作設定,而設定基準電流(S103)。接著,電流波形設定部22,係對於波形設定指令是否被產生,亦即是波形設定指令是否為ON一事作判斷(S104)。波形設定指令,係與前述之例中的任一例同樣地被產生。
在產生有波形設定指令的情況(S104-Yes),電流波形設定部22,係取得波形設定指令,並根據波形設定指令,來設定頻率(特定的頻率)fa之電流波形(S105)。電流波形之振幅等,係與前述之例中的任一例同樣地被設定。接著,電流波形重疊部23,係將在S105所設定的電流波形與在S103所設定的基準電流重疊(S106)。藉由此,而設定使頻率fa的電流波形與基準電流重疊的重疊電流。重疊電流,係被設定成使重疊電流所流動的方向經時性地持續與基準電流所流動的方向一致之狀態。接著,輸出電流設定部25,係在使作了設定的重疊電流被作輸出的狀態下,控制電流產生電路17之驅動,並控制從輸出電路18對於電池組6之輸出(S107)。亦即是,在作了設定的重疊電流被作輸出的狀態下控制輸出電流。
另一方面,在未產生波形設定指令的情況(S104-No),輸出電流設定部25,係於在S103所設定的基準電流被輸出的狀態下,控制電流產生電路17之驅動,並控制從輸出電路18對於電池組6之輸出(S108)。亦即是,在作了設定的基準電流被作輸出的狀態下控制輸出電流。
接著,在進行著S107或者是S108之輸出控制的狀態下,電流監視部27,係取得輸出電流之檢測電流值,電壓監視部28,係取得輸出電壓之檢測電壓值(S109)。接著,處理係前進至S101。接著,在產生有充電指令的情況時(S101-Yes),係再度進行S102以後的處理。接著,在進行S107或者是S108之輸出控制的狀態下,係進行根據目標電流值與檢測電流值之間之偏差等所致之前述之反饋控制。此時,輸出電流設定部25,係亦可在使輸出電流之電流值(檢測電流值)與基準電流之電流值(指令電流值)之間的差落在5%以下的狀態下進行反饋控制。
當於S101中並未產生充電指令的情況(S101-No),控制器20(輸出電流設定部25),係使從輸出電路18所對於電池組6之輸出停止(S110)。藉由此,而使電池組6之充電停止。
如第2圖所展示般地,診斷伺服器5,係具備傅立葉轉換器31及演算器32。傅立葉轉換器31及演算器32之各者,係具備「包含CPU、ASIC或者是FPGA等之處理器或者是積體電路(演算電路)」及「記憶體等之記憶媒體」,並進行後述之演算處理。傅立葉轉換器31及演算器32之各者,係實施藉由診斷伺服器5來進行的處理,亦即是關聯於電池組6(1個以上的電池7)之狀態(劣化狀態)的診斷之處理的一部分。
第8圖,係對於傅立葉轉換器31及演算器32之各者所進行的處理作展示。如第8圖所展示般地,診斷伺服器5的傅立葉轉換器31,係從充電裝置3之通訊電路30,取得關聯於輸出電流之經時性的變化之資訊Iα(t)。於某一例中,資訊Iα(t),係為藉由電流監視部27所計測的輸出電流之經時性的變化之計測資料。在此,在輸出電流之經時性的變化之計測資料中,頻率fa之電流波形的部分等,係相對於以零為中心的電流波形,而作與基準電流之電流值相同或者是略相同的大小之量之偏離。因此,於另外之某一例中,係與頻率fa之電流波形的部分等之前述的偏離相對應地,來修正前述之計測資料。接著,從計測資料而進行了前述之修正的資料,係於傅立葉轉換器31中,作為資訊Iα(t)而被取得。
接著,傅立葉轉換器31,係將資訊Iα(t)作傅立葉轉換(S121)。藉由此,而產生關於輸出電流之頻譜Iβ(f),而算出輸出電流之頻率特性。在此,f,係為表示頻率的變數。頻譜Iβ(f),係包含頻率(特定之頻率)fa的成分,及頻率fa之整數倍的1個以上之頻率的成分。於某一例中,輸出電流之頻譜Iβ(f),係包含頻率fa的成分,及頻率fa的奇數倍之頻率(3fa、5fa等)的成分。
又,傅立葉轉換器31,係從充電裝置3之通訊電路30,取得關聯於輸出電壓之經時性的變化之資訊Vα(t)。於某一例中,資訊Vα(t),係為藉由電壓監視部28所計測的輸出電壓之經時性的變化之計測資料。又,於另外之某一例中,輸出電流之計測資料係如前述般地被修正成資訊Iα(t),並與資訊Iα(t)之修正相對應地,來修正前述之輸出電壓的計測資料。接著,從計測資料而進行了前述之修正的資料,係於傅立葉轉換器31中,作為資訊Vα(t)而被取得。
接著,傅立葉轉換器31,係將資訊Vα(t)作傅立葉轉換(S122)。藉由此,而產生針對輸出電壓之頻譜Vβ(f),而算出輸出電壓之頻率特性。頻譜Vβ(f),係包含頻率(特定之頻率)fa的成分,及頻率fa之整數倍的1個以上之頻率的成分。於某一例中,輸出電壓之頻譜Vβ(f),係包含頻率fa的成分,及頻率fa的奇數倍之頻率(3fa、5fa等)的成分。
接著,演算器32,係取得輸出電流之頻譜Iβ(f)及輸出電壓之頻譜Vβ(f),並使用頻譜Iβ(f)、Vβ(f)來進行演算(S123)。於在S123之演算中,係從頻譜Iβ(f),算出關聯於輸出電流之經時性的變化之資訊Iα(t)的自相關函數Corr(I, I)。接著,從頻譜Iβ(f)、Vβ(f),算出關聯於輸出電流之經時性的變化之資訊Iα(t)與關聯於輸出電壓之經時性的變化之資訊Vα(t)之間之互相關函數Corr(I, V)。
接著,演算器32,係使用所算出的自相關函數Corr(I, I)及互相關函數Corr(I, V)來進行演算(S124)。藉由S124的演算,而算出電池組6(1個以上的電池7)之阻抗特性。於某一例中,係藉由將互相關函數Corr(I, V)除以自相關函數Corr(I, I),來針對在頻譜Iβ(f)、Vβ(f)中包含有成分(頻譜成分)的頻率之各者而算出阻抗。診斷伺服器5,係根據所算出的阻抗特性,來對電池組6的狀態(劣化狀態)作診斷。
另外,在將輸出電流之計測資料作為資訊Iα(t)來使用的情況時,頻率fa之電流波形的部分等相對於以零為中心之電流波形而作了偏離的資訊Iα(t),係被作傅立葉轉換。在此情況中,係將藉由傅立葉轉換所取得的頻譜Iβ(f)之資料,與頻率fa之電流波形的部分等之前述之偏離相對應地來作修正。接著,使用從頻譜Iβ(f)之資料而進行了前述之修正的資料,來算出阻抗特性。又,在將輸出電壓之計測資料作為資訊Vα(t)來使用,並藉由傅立葉轉換來取得頻譜Vβ(f)的情況時,亦係與將輸出電流之計測資料作為資訊Iα(t)來使用的情況同樣地,對頻譜Vβ(f)之資料作適當修正。接著,使用從頻譜Vβ(f)之資料而進行了前述之修正的資料,來算出阻抗特性。
如前述般地,於本實施形態中,係與所謂的矩形波阻抗法同樣地,根據資訊Iα(t)、Vα(t)來算出電池組6之阻抗特性。在此,關於根據矩形波阻抗法及阻抗特性所致的電池(電池組)之狀態的診斷,係被揭示於參考文獻1(日本特開2014-126532號公報)及參考文獻2(Electrochimica Acta vol.246 (2017) p.800‐p.811)中。於本實施形態中,係控制對於電池組6之輸出電流。因此,在阻抗特性之算出中,係使用有關聯於輸出電流之經時性的變化之資訊Iα(t)的自相關函數Corr(I, I)。
如前述般地,於本實施形態中,使頻率fa的電流波形(矩形波電流)與身為直流之基準電流作了重疊的重疊電流,係藉由電流波形重疊部23而被設定。接著,輸出電流設定部25,係在所設定的重疊電流被作輸出的狀態下,控制對於電池組6之輸出電流,並藉由輸出電流來將電池組6充電。藉由如前述一般地來控制輸出電流,而成為能夠將輸出電流之經時性的變化之計測資料及與輸出電流同步的輸出電壓之經時性的變化之計測資料,使用於電池組6之阻抗特性的算出等之電池組6的狀態之診斷中。因此,係使被使用於電池組6之狀態的診斷之資訊成為在電池組6之充電時能夠容易地取得。
又,於本實施形態中,電流波形重疊部23,係在使重疊電流所流動的方向經時性地持續與基準電流所流動的方向一致之狀態下,設定重疊電流。因此,即便是在重疊電流被作輸出的狀態下控制輸出電流,也能對電池組6經時性地持續供給輸出電流,而使電池組6經時性地持續被充電。藉由此,而使電池組6被適當地充電。
又,於本實施形態中,電流波形設定部22,係將電流波形之振幅,設定成相對於基準電流之電流值而為5%以下。因此,藉由在使重疊電流被作輸出的狀態下控制輸出電流,而使輸出電流之電流值與基準電流之電流值(於充電中之指令電流值)之間的偏差變小。因而,使電池組6被更適當地充電。
又,於本實施形態中,輸出電流設定部25,係在目標電流值與檢測電流值之間的偏差接近零的狀態下,針對輸出電流進行反饋控制。例如,在設定有相對於基準電流之電流值而電流波形之振幅成為5%以下的重疊電流的情況,輸出電流設定部25,係在使輸出電流之電流值(檢測電流值)與基準電流之電流值(於充電中之指令電流值)之間的差落在5%以下的狀態下,進行反饋控制。藉由此,而使輸出電流之電流值與基準電流之電流值(於充電中之指令電流值)之間的偏差更進一步變小,使電池組6被更適當地充電。
又,於本實施形態中,在未產生波形設定指令的情況等,係不設定電流波形,輸出電流設定部25,係在作了設定的基準電流被作輸出的狀態下,控制對於電池組6之輸出電流。因此,能夠因應於是否有必要取得被使用於電池組6的診斷之資訊等的狀況,來選擇關聯於對於電池組6之輸出電流的控制模型。
又,於本實施形態中,診斷伺服器5,係根據輸出電流之經時性的變化之計測資料及輸出電壓之經時性的變化之計測資料,如前述般地算出電池組6之阻抗特性。因此,使用計測資料來適當地算出阻抗特性,並適當地診斷電池組6之狀態。
(變形例)
另外,在某變形例中,電流波形設定部22,係除了頻率(特定之頻率)fa的電流波形以外,進而設定頻率fa之整數倍之1個以上的頻率之電流波形。接著,電流波形重疊部23,係除了頻率fa的電流波形以外,進而使頻率fa之整數倍之1個以上的頻率之電流波形與基準電流重疊,而設定重疊電流。在本變形例中,亦同樣的,輸出電流設定部25,係在所設定的重疊電流被作輸出的狀態下,控制對於電池組6之輸出電流。
於本變形例中,係進行將除了頻率fa的電流波形以外更進而亦使頻率fa之整數倍之1個以上的頻率之電流波形作重疊的重疊電流輸出之控制。因此,藉由如前述之實施形態等般地算出輸出電流之頻譜Iβ(f)及輸出電壓之頻譜Vβ(f),而成為能夠在頻譜Iβ(f)、Vβ(f)之各者中,以頻率fa之整數倍的頻率中之更多的頻率,來取得成分(頻譜成分)。藉由此,以頻率fa之整數倍的頻率中之更多的頻率來算出阻抗,而可更適當地診斷電池組6之狀態(劣化狀態)。
在某一例中,係設定有除了頻率(第1頻率)fa的電流波形以外更進而使頻率fa之整數倍之2個的頻率fb、fc(fc>fb)之電流波形與基準電流作了重疊的重疊電流。接著,在作了設定的重疊電流被作輸出的狀態下,控制對於電池組6之輸出電流。於此情況中,頻率(第2頻率)fb,較理想為頻率fa的偶數倍,例如,係為頻率2fa。接著,頻率(第3頻率)fc,較理想為頻率fa的偶數倍,且為頻率fb的偶數倍,例如,係為頻率4fa(=2fb)。
藉由如前述般地設定頻率fa~fc,頻率fa之奇數倍的頻率之各者,係與頻率fb、頻率fb的奇數倍之頻率、頻率fc、頻率fc的奇數倍之頻率中的任一頻率皆相異。藉由此,而成為能夠於如前述之實施形態等般地所算出的頻譜Iβ(f)、Vβ(f)之各者中,以頻率fa的整數倍之頻率中之更多的頻率來取得成分。藉由此,以頻率fa之整數倍的頻率中之更多的頻率來算出阻抗,而可更適當地診斷電池組6之狀態(劣化狀態)。
又,在某變形例中,係亦可使傅立葉轉換器31及演算器32被搭載於充電裝置3。於本變形例中,係藉由充電裝置3,來算出輸出電流之頻率特性以及輸出電壓之頻率特性,並算出電池組6之阻抗特性。又,在另外的某變形例中,係亦可使傅立葉轉換器31及演算器32之其中一方被搭載於充電裝置3。
又,前述之對於充電組6之輸出電流(充電電流)的控制,係不僅適用於車輛2之電池組6的充電,也能夠適用於被搭載在車輛2以外的機器之電池組的充電。
若是依據該等之至少其中一個實施形態或者是實施例,則充電裝置及充電方法,係使特定之頻率的電流波形與身為直流的基準電流重疊,並使作了重疊的重疊電流,被設定成使重疊電流所流動的方向經時性地持續與基準電流所流動的方向一致之狀態。接著,在作了設定的重疊電流被作輸出的狀態下,控制對於電池組之輸出電流,藉由輸出電流來使電池組被充電。藉由此,而可提供一種使被使用於電池組之狀態的診斷之資訊成為在電池組之充電時能夠容易地取得的充電裝置及充電方法。
雖然是對於本發明之幾個實施形態作了說明,但是,該等實施形態,係作為例子而揭示者,並非意圖對發明之範圍作限定。該等新穎的實施形態,係能夠以其他之各種形態而被實施,且在不脫離發明之要旨的範圍內,可進行各種的省略、置換、變更。該等實施形態或是其之變形,係被包含在發明之範圍或是要旨中,並且也被包含在申請專利範圍所記載的發明與其之均等的範圍內。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. (First Embodiment) Fig. 1 shows a
1:電池診斷系統 2:車輛 3:充電裝置 5:診斷伺服器 6:電池組 7:電池 A1:電性接點 A2:電性接點 11:電源電路 12:驅動電路 13:電流檢測電路 15:電壓檢測電路 20:控制器 30:通訊電路 17:電流產生電路 18:輸出電路 21:基準電流設定部 22:電流波形設定部 23:電流波形重疊部 25:輸出電流設定部 27:電流監視部 28:電壓監視部 31:傅立葉轉換器 32:演算器1: Battery diagnostic system 2: Vehicle 3: Charging device 5:Diagnostic server 6: Battery pack 7: battery A1: electrical contacts A2: electrical contacts 11: Power circuit 12: Drive circuit 13: Current detection circuit 15: Voltage detection circuit 20: Controller 30: Communication circuit 17: Current generating circuit 18: Output circuit 21: Reference current setting part 22: Current waveform setting part 23: Current waveform overlapping part 25: Output current setting part 27: Current Monitoring Department 28: Voltage Monitoring Department 31: Fourier Transformer 32: Calculator
[第1圖]係為對於第1實施形態之電池診斷系統作展示的概略圖。 [第2圖]係為對於第1圖之電池診斷系統的控制系及通訊系作概略地展示的方塊圖。 [第3圖]係為對於第1實施形態之藉由充電裝置的控制器而被作設定的基準電流之其中一例作展示的概略圖。 [第4圖]係為對於第1實施形態之藉由充電裝置的控制器而被作設定的電流波形之其中一例作展示的概略圖。 [第5A圖]係為對於使第4圖之電流波形與第3圖之基準電流重疊的重疊電流作展示的概略圖。 [第5B圖]係為將第5A圖之區域B1放大來作展示的概略圖。 [第6A圖]係為對於在第1實施形態之充電裝置中,使第5A圖及第5B圖之重疊電流作為對於電池組之輸出電流而被作了輸出的情況之輸出電壓之經時性的變化之理論模型作展示的概略圖。 [第6B圖]係為將第6A圖之區域B2放大來作展示的概略圖。 [第7圖]係為對於第1實施形態之藉由充電裝置的控制器所進行之關聯於電池組的充電之處理作展示的流程圖。 [第8圖]係為對於第1實施形態之以診斷伺服器的傅立葉轉換器及演算器之各者所進行的處理作展示的概略圖。[FIG. 1] is a schematic diagram showing the battery diagnosis system of the first embodiment. [Fig. 2] is a block diagram schematically showing the control system and communication system of the battery diagnosis system in Fig. 1. [FIG. 3] is a schematic diagram showing an example of the reference current set by the controller of the charging device according to the first embodiment. [FIG. 4] is a schematic diagram showing an example of the current waveform set by the controller of the charging device according to the first embodiment. [FIG. 5A] is a schematic diagram showing an overlapping current in which the current waveform in FIG. 4 and the reference current in FIG. 3 are superimposed. [FIG. 5B] is a schematic diagram showing enlarged area B1 in FIG. 5A. [Fig. 6A] shows the temporal characteristics of the output voltage when the superimposed current in Fig. 5A and Fig. 5B is output as the output current to the battery pack in the charging device of the first embodiment A schematic diagram showing the theoretical model of change. [FIG. 6B] is a schematic diagram showing enlarged area B2 in FIG. 6A. [FIG. 7] is a flow chart showing the processing related to the charging of the battery pack performed by the controller of the charging device according to the first embodiment. [FIG. 8] is a schematic diagram showing the processing performed by each of the Fourier converter and the arithmetic unit of the diagnosis server according to the first embodiment.
1:電池診斷系統 1: Battery diagnostic system
2:車輛 2: Vehicle
3:充電裝置 3: Charging device
5:診斷伺服器 5:Diagnostic server
6:電池組 6: Battery pack
7:電池 7: battery
11:電源電路 11: Power circuit
12:驅動電路 12: Drive circuit
13:電流檢測電路 13: Current detection circuit
15:電壓檢測電路 15: Voltage detection circuit
17:電流產生電路 17: Current generating circuit
18:輸出電路 18: Output circuit
20:控制器 20: Controller
21:基準電流設定部 21: Reference current setting part
22:電流波形設定部 22: Current waveform setting part
23:電流波形重疊部 23: Current waveform overlapping part
25:輸出電流設定部 25: Output current setting part
27:電流監視部 27: Current Monitoring Department
28:電壓監視部 28: Voltage Monitoring Department
30:通訊電路 30: Communication circuit
31:傅立葉轉換器 31: Fourier Transformer
32:演算器 32: Calculator
A1,A2:電性接點 A1, A2: electrical contacts
Claims (8)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019204720A JP2021078295A (en) | 2019-11-12 | 2019-11-12 | Charging device, battery diagnostic system, and charging method |
JP2019-204720 | 2019-11-12 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW202127054A TW202127054A (en) | 2021-07-16 |
TWI790496B true TWI790496B (en) | 2023-01-21 |
Family
ID=75898850
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW109138588A TWI790496B (en) | 2019-11-12 | 2020-11-05 | Charging device, battery diagnosis system and charging method |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2021078295A (en) |
TW (1) | TWI790496B (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105556320A (en) * | 2013-08-22 | 2016-05-04 | 雷诺股份公司 | Method for detecting a disconnection of a power supply battery of a motor vehicle |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6226261B2 (en) * | 2012-12-27 | 2017-11-08 | 学校法人早稲田大学 | Electrochemical system |
JPWO2015125279A1 (en) * | 2014-02-21 | 2017-03-30 | 株式会社安川電機 | Power conversion system, power conversion device, and state diagnosis method for power storage device |
-
2019
- 2019-11-12 JP JP2019204720A patent/JP2021078295A/en active Pending
-
2020
- 2020-11-05 TW TW109138588A patent/TWI790496B/en active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105556320A (en) * | 2013-08-22 | 2016-05-04 | 雷诺股份公司 | Method for detecting a disconnection of a power supply battery of a motor vehicle |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2021078295A (en) | 2021-05-20 |
TW202127054A (en) | 2021-07-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5378099B2 (en) | Capacity maintenance rate determination device, battery system, and electric vehicle including the same | |
US10527656B2 (en) | Method for preventing battery overcharge and overdischarge and increasing battery efficiency | |
JP6789025B2 (en) | Diagnostic frequency determination method, storage battery deterioration diagnosis method, diagnostic frequency determination system and storage battery deterioration diagnosis device | |
EP3130934B1 (en) | Battery monitoring device | |
US20220045544A1 (en) | Battery monitoring device | |
US9618558B2 (en) | Motor driving apparatus including life determining unit of direct-current capacitor | |
KR20210146793A (en) | Measuring apparatus of battery internal resistance and method of measuring same | |
US11029364B2 (en) | Method and arrangement for determining the state of charge and the state of health of an electrical energy store | |
JP5099085B2 (en) | Battery status monitoring device | |
JP6195651B1 (en) | Power converter and voltage sensor characteristic abnormality diagnosis method | |
JP2015158412A (en) | secondary battery system | |
JP2016114469A (en) | Secondary battery charge state estimation method and secondary battery charge state estimation device | |
US20220365142A1 (en) | Impedance Determination With Phase Determination | |
JP7552776B2 (en) | Battery monitoring device | |
US20160336792A1 (en) | Power conversion system, power converter, and method for diagnosing state of power storage device | |
US9037424B2 (en) | Systems and methods for detecting ultracapacitor cell short circuits | |
JP6377644B2 (en) | Method for determining the average value of a periodic or quasi-periodic voltage signal | |
JP2016151513A (en) | Battery system monitoring device | |
JP2000306613A (en) | Battery state monitoring device | |
JP6587466B2 (en) | Battery testing equipment | |
TWI790496B (en) | Charging device, battery diagnosis system and charging method | |
JP5851514B2 (en) | Battery control device, secondary battery system | |
US20240133960A1 (en) | Battery measurement method and apparatus | |
JP2017011874A (en) | Power supply unit | |
WO2017094759A1 (en) | Method for determining diagnosis frequency, method for diagnosing deterioration of storage cell, system for determining diagnosis frequency, and device for diagnosing deterioration of storage cell |